高考物理第二輪復(fù)習(xí)課件6-帶電粒子在恒力作用下做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)講課教案

高考物理第二輪復(fù)習(xí)課件6-帶電粒子在恒力作用下做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)由④式可知，粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就好像是從極板間的l/2處沿直線(xiàn)射出似的．方法指導(dǎo)：電場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)有很多相似之處，特別是研究方法基本上是相同的．然而，更應(yīng)該注意研究的是它們的不同之處：

1.對(duì)于帶電粒子垂直于電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意勻強(qiáng)電場(chǎng)通常有一定的寬度，帶電粒子一般都會(huì)射出電場(chǎng)；因此，射出電場(chǎng)時(shí)相對(duì)于射入時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離和運(yùn)動(dòng)方向的偏轉(zhuǎn)角度，是我們研究的重要物理量．

2．帶電粒子射出電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)，一般都是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；射出電場(chǎng)時(shí)帶電粒子瞬時(shí)速度的大小和方向，決定了帶電粒子離開(kāi)電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)情況．

3．對(duì)于較為復(fù)雜的復(fù)合場(chǎng)中帶電體在相互垂直的恒力作用下的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況，則通常采用分方向研究的方法，以相互垂直的兩恒力方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)分解方向去處理．1．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)

【例1】如圖所示，長(zhǎng)L=0.4m的兩平行金屬板A、B豎直放置，相距d=0.02m，兩板間接入恒定電壓為182V且B板接正極.一電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg，電荷量e=1.6

×10-19C，以v0=4×107m/s的速度緊靠A板向上射入電場(chǎng)中，不計(jì)電子的重力．問(wèn)電子能否射出電場(chǎng)？若能，計(jì)算在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離；若不能，在保持電壓不變的情況下B板至少平移多少，電子才能射出電場(chǎng)？

忽略重力和空氣阻力，粒子的運(yùn)動(dòng)為類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，研究的方法和平拋運(yùn)動(dòng)類(lèi)似，但要注意克服思維定式，要具體分析物體的初速度方向和受力方向，不要總認(rèn)為水平方向勻速，豎直方向勻變速．還要注意類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的區(qū)別：所有平拋運(yùn)動(dòng)的加速度都是重力加速度，而帶電粒子的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的加速度a==.要具體問(wèn)題具體分析，并且加速度可能會(huì)隨著兩板間距離的變化、電勢(shì)差的變化而變化．【點(diǎn)評(píng)】【同類(lèi)變式1】(2011·株洲二中模擬

)如圖所示，一個(gè)帶正電的粒子以一定的初速度垂直進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，若不計(jì)重力，下列四個(gè)選項(xiàng)中能正確描述粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的是(

)【解析】電荷在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，受力方向總是沿電場(chǎng)線(xiàn)方向，軌跡向右彎曲，C正確．2．超重和失重問(wèn)題的討論

【例2】如圖所示，真空室中速度v0=1.6×107m/s的電子束，連續(xù)地沿兩水平金屬板中心線(xiàn)OO′射入，已知極板長(zhǎng)l=4cm，板間距離d=1cm，板右端距離熒光屏PQ為L(zhǎng)=18cm.電子電荷量e=1.6×10-19C，質(zhì)量m=0.91×10-30kg.若在電極ab上加u=20sin100pt(V)

的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標(biāo)軸y上能觀(guān)測(cè)到多長(zhǎng)的線(xiàn)段？(設(shè)極板間的電場(chǎng)是均勻的、兩板外無(wú)電場(chǎng)、熒光屏足夠大.)

【點(diǎn)評(píng)】解答本題要注意4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：①電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間極短，可認(rèn)為此

過(guò)程板間電壓不變．②求出電子恰好打在極板上的電壓．③求出電子偏角最大時(shí)打在熒光屏上的位置．④由上、下對(duì)稱(chēng)求出亮線(xiàn)長(zhǎng)度．

2．在復(fù)合場(chǎng)中受兩個(gè)恒力作用下的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)【例3】板間距離為0.1m,電勢(shì)差為1000V的電容器豎直放置，如圖所示，現(xiàn)從平行板上的A點(diǎn)以

v0=3m/s的速度水平向左射入一質(zhì)量為0.02g，帶電荷量為+10-7C的小球，經(jīng)一段時(shí)間后

球到A

點(diǎn)正下方的B

點(diǎn)，則A、B間的距離為多少？(取g=10m/s2)【切入點(diǎn)】帶電小球重力不能忽略，所受合力為恒力，且與v0不在同一直線(xiàn)上，做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．【解析】小球從A點(diǎn)射入電場(chǎng)后，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，小球在水平方向受到向右的電場(chǎng)力，做勻變速運(yùn)動(dòng)(類(lèi)似于豎直上拋運(yùn)動(dòng))，則小球從A到B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

【點(diǎn)評(píng)】

(1)本題考查熟練應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的分解的方法研究復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的能力以及力學(xué)和電學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．本題設(shè)定的物理情景是帶電小球受重力和電場(chǎng)力兩個(gè)恒力作用，且初速度方向與合外力方向成非90°夾角，故不是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，此類(lèi)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)通常把運(yùn)動(dòng)沿相互垂直的兩個(gè)恒力方向分解．

(2)根據(jù)物體的受力方向和初速度方向確定運(yùn)動(dòng)分解的方向是處理該類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵．【同類(lèi)變式2】如圖所示，兩平行金屬板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d，在板右端L處有一豎直放置的光屏M，一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央射入板間，最后垂直打在M屏上，則下列結(jié)論正確的是(

)A.板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為mg/qB.板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2mg/qC.質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和它

從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間相等D.質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于

它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間【解析】當(dāng)質(zhì)點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向向上且大于重力時(shí)，質(zhì)點(diǎn)才可能垂直打到屏上．

由運(yùn)動(dòng)的合成與分解，可知質(zhì)點(diǎn)在水平方向上一直做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在重力場(chǎng)中做斜上拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等．

由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知質(zhì)點(diǎn)在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，vx=v0；在豎直方向上：在電場(chǎng)中vy=at，如圖所示，離開(kāi)電場(chǎng)后質(zhì)點(diǎn)做斜上拋運(yùn)動(dòng)，vy=gt，由此運(yùn)動(dòng)過(guò)程的對(duì)稱(chēng)性可知a=g，由牛頓第二定律得：qE-mg=ma=mg，解得：E=2mg/q.故B、C正確．【例4】(2011·湖南師大附中高三月考)如圖所示，在平面內(nèi)的第Ⅲ象限中有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，只有第Ⅰ和第Ⅱ象限有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于坐標(biāo)平面向里，有一質(zhì)量為m，電荷量為e的電子，從y軸的P點(diǎn)以初速

度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電

場(chǎng)，P點(diǎn)坐標(biāo)為(0，

)，經(jīng)

電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，與x

軸負(fù)半軸

成一定角度進(jìn)入磁場(chǎng)，設(shè)磁

感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為

.求：(1)電子經(jīng)過(guò)